Hoe om sleepkoëffisiënt te bereken: verskeie entiteite en feite


Sleep is een van die noodsaaklike entiteite wat beskryf word in vloeistofdinamika wat gebruik word om die beweging van die vaste stof en vloeistof te verduidelik. Sleep krag word beskou as die opposisiekrag in lugmedium eweredig aan die beweging van die voorwerp oor vloeistof.

Die sleepkoëffisiënt is die dimensielose hoeveelheid wat die weerstand spesifiseer wat toegepas word op die voorwerp in die vloeibare omgewing, soos lug en water. Die weerstandskoëffisiënt wissel met die vorm, hellingshoek en vloeitempotoestande in aërodinamika. As ons al hierdie toestande insluit, laat ons leer hoe om sleepkoëffisiënt deur hierdie pos te bereken.

Hoe om die sleepkoëffisiënt sonder sleepkrag te bereken?

Sleepkoëffisiënte word oor die algemeen beskryf deur die sleepkrag te gebruik. Die sleepkoëffisiënte hang altyd af van die oppervlakte en die digtheid van die vloeistof waaroor die voorwerp beweeg. Gestel ons is onbewus van die sleepkrag wat op die voorwerp inwerk, hoe om dan die sleepkoëffisiënt te bereken?

veronderstel 'n liggaam beweeg in die lug; dit ervaar een of ander krag wat die liggaam se beweging teëwerk. Aangesien die liggaam in beweging is, het dit 'n sekere snelheid. Ons kan die sleepkoëffisiënt bereken deur Newton se bewegingswette te gebruik sonder om die sleepkrag te gebruik deur die terminale snelheid te gebruik.

Beeldkrediete: Beeld deur Marcelkessler van Pixabay 

Die netto krag wat op die liggaam oor die vloeistof inwerk word gegee deur

F=mg–FD

Waar FD is die sleepkrag;

Van Newton se tweede bewegingswet, die netto krag is F = ma

Daarom kan die sleepkrag gelykgestel word aan die netto krag as

ma=mg–FD

Maar ma=0; daarom FD= mg

Beskou die liggaam het die digtheid ρ en dit het die oppervlakte van deursnee A en die snelheid van die liggaam is v. Die sleepkrag wat die beweging teenstaan, word gegee as

FD=1/2 ρ CDV2A

Waar FD is die sleepkrag, CD is die sleepkoëffisiënt.

Maar sleepkrag is gelyk aan die gewig van die liggaam in die vloeistof. Daarom kan die bogenoemde vergelyking gewysig word as

mg= 1/2 ρ CDV2A

As ons die terme herrangskik, kry ons die sleepkoëffisiënt as

CD= 2mg/ρv2A

Hoe om sleepkoëffisiënt van 'n silinder te bereken?

Die sleurkrag van die silinder kan gegee word deur die oppervlakte van die silinder op te los.

Kom ons kyk na 'n silindriese liggaam wat op die vloeistof dryf. Die liggaam ervaar 'n mate van sleep wat die mosie teenstaan van die silinder.

hoe om sleepkoëffisiënt te bereken
Sleepkoëffisiënt van 'n silinder

Die sleepkoëffisiënt word gewoonlik deur die formule gegee

CD = 2FD/ ρv2A

Waar; ρ is die digtheid van die silinder, FD is die sleepkrag, v is die snelheid van die silinder wat in die vloeistof beweeg, en A is die area van die silinder.

Die oppervlakte van die silinder word gegee deur

A=2πrh+2πr2

A=2πr(h+r)

Deur die waarde van die oppervlakte van die silinder in die bogenoemde sleepkoëffisiëntvergelyking te vervang, kry ons

CD= 2FD/ ρv2A(2 πr(h+r))

CD= ρv2(πr(h+r)

Hoe om sleepkoëffisiënt van 'n sfeer te bereken?

Die sleepkoëffisiënt van die sfeer behels dieselfde proses as die sleepkoëffisiënt van die silinder. Deur die oppervlakte van die sfeer te bereken, kan 'n mens die sleepkoëffisiënt-sfeer vind as

Die oppervlakte van die sfeer word deur die vergelyking gegee

A = 4πr2

Die sleepkoëffisiënt word gegee deur

CD= 2FD/ρv2A

Deur die area van die sfeer in die bogenoemde vergelyking te vervang, kry ons

CD= 2FD/ρv2(4 πr2)

CD=FD/ρv2(2πr2)

CD=FD/2ρv2(πr2)

Hoe om sleepkoëffisiënt van 'n valskerm te bereken?

Die sleepkrag in die valskerm werk teenoor die gravitasiekrag; daarom vertraag die valskermspringer terwyl hy uit die valskerm val.

Wanneer 'n valskermspringer uit die valskerm duik, is sy snelheid te wyte aan die swaartekrag. Wanneer die valskerm oopgemaak word, sal daar 'n toename in die oppervlakte wees, en dus sal daar meer lug wees en die spoed verlangsaam outomaties a.g.v. lugweerstand.

Vry vallende valskerm wat beskryf hoe om sleepkoëffisiënt te bereken

Oorweeg die vryval van die valskerm aanvanklik; die snelheid van die duiker word as a=-g beskou, aangesien die valskerm as gevolg van lugsleur stadig opwaarts beweeg. Maar die netto krag werk afwaarts, wat baie groter is as die sleepkrag.

Die omvang van sleepkrag as gevolg van terminale snelheid Word gegee deur

|FD|=CD v

Waar CD is die sleepkoëffisiënt, en v die terminale snelheid is.

Die totale krag wat inwerk word gegee deur

∑F=FD–mg=0

FD= mg

CD vterminale = mg

CD=mg/vterminale

Hoe om sleepkoëffisiënt in cfd te bereken?

Vir akkurate skatting van sleepkoëffisiënt, word berekeningsvloeistofdinamika (CFD) wyd gebruik. Daar is verskeie sagteware beskikbaar wat jou help om die sleepkoëffisiënt te bereken met behulp van die data wat jy voorsien.

Swaar voorwerpe soos voertuie word ontwerp met behulp van aërodinamika met behulp van CFD-analise. 'n Voorbeeld van sleepkoëffisiënt berekening met behulp van die Autodesk-simulasie word hieronder getoon:

Vir akkurate resultate volg die onderstaande metodes.

  • ’n Groot lugdomein moet vir die berekening gebruik word om die kunsmatige versnelling as gevolg van lug te vermy.
  • 'n Fyn maas van die voorwerp moet geskep word.
  • Doen die berekening vir verskeie herhalings om 'n akkurate resultaat te kry.
  • Gebruik altyd 'n oppervlakte van deursnee van die voorwerp wat reeds bepaal is.

Wanneer jy die sagteware oopmaak, volg stappe wat gevolg moet word

  • Kies die verwante muurinstrument
  • Die buiteoppervlak van die voorwerp moet gekies word
  • 'n Merkblokkie sal verskyn, kies dan die Newton en klik bereken vir uitset.
  • Kies "totale FX"; die rigting van die beweging van die voorwerp, plaas dan die formule.

CD=2FD/ρv2A

Hoe om sleepkoëffisiënt te bereken met behulp van Reynolds-nommer?

Die vloei van die voorwerp in vloeistof wat deur die sleuring belemmer word, word bereken met behulp van 'n empiriese formule deur die Reynolds-nommer te gebruik.

Die Reynolds-getal vir die voorwerp van digtheid D en die oppervlakte van deursnee beïnvloed die sleepkoëffisiënt. Die sleepkoëffisiënt verminder soos die Reynolds nommer verhogings.

Die Reynolds-nommer word gegee deur

Re={ρvD/µ}

Waar ρ die voorwerp se digtheid is, D die deursnee is, μ die viskositeit is, v die snelheid is.

Stokes het 'n formule gegee vir die sleepkrag as 'n funksie van een of ander konstante getal as

FD=6πμRv

Vir die groter waarde van Re, CD neem af soos die spoed in terme van kwadraatwaarde verskil.

Die sleepkrag kan geskryf word as

FDpAw=1/2 CdAf{vμ/l2}ReL2

Waar 'nw nat area is, Af is voorste area.

As ons die terme herrangskik, kry ons sleepkoëffisiënt as die funksie van dimensielose getal genoem as Bejan-getal as die verhouding van Aw En Af as

CD=2{Aw/Af}{Be/ReL2)

Waar Be={Δpl^2/μD} ; genoem as Bejan-nommer

Hoe om 'n nul-opheffing-sleepskoëffisiënt te vind?

Die dimensielose parameter, wat die sleurkrag by nul-hyskrag van die vliegtuig beskryf met inagneming van sy grootte, spoed en hoogte, word die zero-lift-sleerkoëffisiënt genoem.

Oor die algemeen weerspieël die zero-lift drag koëffisiënt die parasitiese sleur beskryf die vaartbelyning van die vliegtuig.

Wiskundig word die zero-lift sleep koëffisiënt gegee as

CD,0 = CD-CD,i

CD is die sleepkoëffisiënt, en CD, ek is die geïnduseerde sleepkoëffisiënt.

Die totale sleep word deur die formule gegee.

CD={550ηP/(1/2)ρ0Σs(1.47v)3

Waar η die voortstuwingsdoeltreffendheid is en P die enjinkrag is, ρ0 is die lugdigtheid op seevlak, σ is atmosferiese digtheid, s is die vlerkoppervlak, v is die spoed.

Deur die bogenoemde vergelyking te vereenvoudig, kry ons

CD= 1.456 * 105(η P/Σsv3)

Die geïnduseerde sleep word gegee deur

CD,i={CL2/π ARɛ}

Waar CL is die hefkoëffisiënt, AR is die aspekverhouding, ε is die doeltreffendheid.

Vervang die waarde van hysbakkoëffisiënt

CD,i={4.822*104/ARɛΣ2v4}

Deur te vervang en te bereken, kry ons die zero-lift-sleepkoëffisiënt

Hoe om die minimum sleepkoëffisiënt te vind?

’n Simmetriese vaartbelynde vleuel gee die minimum weerstandskoëffisiënt.

Die minimum sleep kan gegee word as

CD=CD0+kCL2

Waar CD0 is die profiel sleep en CL is die optelweerstand, en k is die hysbakkoëffisiënt

Vir minimum sleepkoëffisiënt,

dCDdCL=0

As in ag geneem word dat die vliegtuig in reguit en gelyk vlug is, moet die minimum sleurkrag die maksimum lig-sleepverhouding hê, dws,

{d2CL/dCD2}<0

Deel die eerste vergelyking deur CL,

Ons kry

CLCD=CD/CL+kCL

Probleme opgelos

Vind die sleepkoëffisiënt van die boot wat op die water dryf en waarvan die digtheid 1.2 kg/m is3 en oppervlakte van die deursnee is 7m2 en beweeg met 'n snelheid van 23 m/s en massa van die boot is 66 kg.

Oplossing:

Gegee – digtheid ρ=1.2kg/m3

Deursnitoppervlakte A=7m2

Massa van die boot m=66kg

Snelheid van die boot v=23m/s

Versnelling as gevolg van swaartekrag g = 9.8m/s2

Sleepkoëffisiënt word gegee deur

CD={2mg/ρv2A}

CD={2(66*9.8)}{1.2*232*7}

CD={1293.6/4443.6}

CD= 0.291

’n Liggaam beweeg in die vloeistof waarvan die nat area 3m is, en die voorste area is 33m. Die Reynolds-nommer van padlengte is 0.19 en Bejan-nommer 0.96. Bereken die sleepkoëffisiënt van die gegewe liggaam.

Oplossing:

Die sleepkoëffisiënt CD vir gegewe Reynolds-nommer word gegee deur

CD=2{Aw/Af}{Be/ReL2}

CD=2{3/36}{0.96/0.192}

CD= 4.43.

Die sferiese voorwerp met radius 2m word op die lug gegooi waarvan die sleepkrag 123N is, en die digtheid word gegee deur 1.34kg/m3, en die snelheid van die voorwerp in die lug is 34m/s. Hoe om sleepkoëffisiënt te bereken met behulp van die data wat verskaf word?

Oplossing:

Gegee – radius van die voorwerp r=2m

Sleepkrag wat op die voorwerp F inwerkD= 123N

Snelheid van die voorwerp v=34 m/s

Digtheid ρ=1.34 kg/m3

Die oppervlakte van die sfeer A=4πr2

A=50.24m2

Die sleepkoëffisiënt word gegee deur

CD={2FD/ ρ v2A}

CD={2(123)/1.34*342*50.24}

CD= 3.16 × 10-3

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings